不同温度下低、中、高阶煤储层甲烷吸附解吸特征差异

作者：马东民; 高正; 陈跃; 张辉; 邵凯; 张治仓; 吴讯; 杨甫

来源：油气藏评价与开发, 2020, 10(04): 17-38.

DOI：10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2020.04.003

• 变质程度
• 等温吸附
• 等压吸附
• 分形维数
• 吸附热
• 解吸滞后

为研究不同煤阶CH4吸附/解吸特征差异及解吸滞后效应,采集低、中、高煤阶样品,进行显微组分测定、液氮吸附、等温吸附/解吸等实验,系统分析不同煤阶样品物质成分、孔隙结构、吸附/解吸特征差异及解吸滞后效应,结合甲烷吸附热计算结果,从能量角度探讨煤层气解吸滞后机理。结果表明:(1)煤样的镜质组反射率Ro,max分别为0.43%、1.26%、3.27%,低阶煤样品镜质组含量低、惰质组含量高、挥发分高和固定碳高,中、高阶样品则反之;煤变质程度增高,孔隙度、BET比表面积、BJH总孔容、分形维数D2呈"V"型变化,D1呈倒"V"型变化;(2)温度相同时,煤阶越高,残余吸附量越大,解吸难度增加。温度升高,残余吸附量呈先上升后下降的趋势,以40℃为拐点,温度对气体分子活化程度和煤的孔隙结构均有影响;(3)压力相同,煤阶越高,甲烷吸附速率越快,低压阶段(p<4 MPa),吸附量增加快,高压阶段(p>4 MPa),吸附量增加不明显;(4)DFS4#、SGZ11#、SH3#三个煤样解吸过程中等量吸附热均大于吸附过程中的等量吸附热,表明解吸过程需要持续从体系外吸收热量,而处于吸附态的甲烷由于解吸需要的等量吸附热大于吸附时的等量吸附热需要从外界环境吸取能量,吸附和解吸过程的能量差异会导致解吸滞后;处于游离态的甲烷,由于高压作用下进入微小孔,致使煤基质膨胀变形,孔隙结构改变,导致甲烷解吸受限,造成解吸滞后。

• 单位
  西安科技大学; 陕西省煤层气开发利用有限公司